CN112198492B - 一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种雷达波形在线重构技术，特别涉及一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法。本发明包括以下步骤：波控服务器根据雷达作战需求实时产生最优波形对应的波形调制数据并通过光纤传输至光分路器；光分路器组将一路光信号分为多路相同的光信号后分别传输至多个波形产生器；各波形产生器收到波形调制数据流后结合波控信号实时运算得出需要输出的波形数据流并将之发送至高速DAC进行数/模转换，形成该通道所对应的波形输出。解决了现有技术在实现雷达波形重构时要么只能重构部分参数，要么完成一次重构后需要重启雷达且耗时较长，导致难以满足现代雷达要求在复杂多变电的环境下快速重构波形的问题。

Description

一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法
技术领域
本发明涉及一种雷达波形在线重构技术，特别涉及一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法。
背景技术
随着现代雷达在实际使用中面对日趋复杂的地理及电磁环境，尤其在电子对抗技术快速发展的今天，雷达的环境适应性问题备受关注，因此现代雷达需要在实际工作中根据阵地的地理及电磁环境快速切换为最佳的工作波形才能更好的实现探测及抗干扰能力。
传统雷达在出厂时设置一定种类的波形，在实际工作中可选择切换的波形数量有限，且无法根据阵地环境实时优化修改，不具有波形重构能力。
中国发明专利《一种在线重构式宽/窄带通用雷达源及其产生方法》(申请号：CN201510906268.6)所公开的是一种在线重构式宽/窄带通用雷达源及其产生方法，其虽可重构波形，但重构时需要向波形产生器中的FLASH中写入波形库，由于存贮容量限制使波形种类受限，过程复杂，耗时较长，使用范围受到限制，尤其在用于阵列雷达时无法满足雷达实时重构波形的需求，且该专利未涉及多通道同步问题，无法直接应用于阵列雷达。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法。本发明解决了现有技术在实现雷达波形重构时要么只能重构部分参数，要么完成一次重构后需要重启雷达且耗时较长，导致难以满足现代雷达要求在复杂多变电的环境下快速重构波形的问题。
本发明的技术方案为：一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤1：波控服务器根据雷达当前任务需求及环境，实时生成期望的工作波形，计算得出该波形对应的波形调制数据，之后将该数据通过光纤链路输出至光分路器，
步骤2：光分路器组收到自波控服务器的波形调制数据后将该数据分为多路相同的波形调制数据，之后将之通过光纤链路分别传输至雷达的多路波形产生器；
步骤3：各波形产生器收到波形调制数据后结合波控信号实时运算得出需要输出的波形数据流并将之发送至DAC进行数/模转换，形成该通道所对应的波形输出；
步骤31：波形产生器收到波形调制数据光信号后首先将之利用光模块进行光/电转化，将转换后的波形调制数据输入FPGA；
步骤32：FPGA将收到的波形调制数据存贮在DDR3中；
步骤33：FPGA中相关算法逻辑部分读取从DDR3中读取波形调制数据，判断其中的头文件，得出该波形产生器对应的移相码及多通道同步参数；
步骤34：FPGA结合步骤33中得出的移相码及多通道同步参数结合调制数据按时间顺序实时计算所需输出波形的瞬时相位，利用查表法计算该瞬时相位对应的正弦值，得出波形数据流并将之送至波形产生器中的D/A转换器；
步骤35：波形产生器中的D/A转换器收到波形数据流后将之进行数/模转换，产生模拟的频率调制波形。
根据如上所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：步骤1包括以下步骤，步骤11：雷达波控服务器判断当前任务需求及环境，确定当前状态期望的波形中心频率、带宽及频率调制方式，得出输出波形形式。当前状态期望的波形一般根据前期积累的经验数据而确定；步骤12：雷达波控服务器以频率控制字的形式实时生成步骤11中所述的输出波形调制数据，波形调制数据包含头文件(头文件即为帧头)及调制数据两部分，头文件中包含多路波形产生的移相码及多通道同步参数，多通道同步参数用于提供雷达通过校正系统实现波形产生器的波形输出保持同步，头文件之后为调制数据流，调制数据流即为频率随时间的变化函数。
根据如上所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：波形产生器通道数为120路。
根据如上所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：硬件包括波控服务器、光分路器组及多路波形产生器，其中波形产生器包括光电转换、FPGA、DDR3、D/A转换，光分路器组由多个通道数不同的光分路器级联组成。
根据如上所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：硬件还包括校正系统，校正系统利用校正网络将多路波形输出按顺序分别连接至校正插件，通过校正插件采集多路输出波形，然后对比每一路输出波形的瞬时相位差，从而得出校正参数，将该参数传输至波控服务器，波控服务器根据该参数生成多通道同步参数。
根据如上所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：D/A转换采样率大于等于4GSPS。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)波控服务器能够实时的根据雷达当前任务需求及环境生成适应当前状态的波形，提高雷达阵地适应性及抗干扰能力。(2)雷达波形调制数据无需预先存储在波形产生器中，从而避免了波形产生器存贮容量限制导致波形种类受限的问题。(3)波形产生器中不在需要FLAH来存储波形库数据，从而降低了系统复杂度，提高了可靠性。
附图说明
图1为系统原理框图。
图2为光分路器组成框图。
图3为包括校正系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示，本发明以120通道为例，其硬件包括波控服务器、光分路器组及120路波形产生器，其中波形产生器包括光电转换、FPGA、DDR3(内存)、D/A转换，D/A转换需为高速D/A转换芯片，一般要求采样率4GSPS以上。光分路器组由1个1分8光分路器和8个1分16光分路器级联组成，1分8光分路器的每一个输出连接1个1分16光分路器。第8个1分16光分路器的输出只使用8个，其余的输出口作为预留端口。本发明的波形服务器可以按需求实时更新FPGA计算所需的波形调制数据，从而可以实时产生重构后的波形，不需要设备重启等复杂操作。本发明的处理芯片只能选用FPGA实现，以满足波形产生器时序稳定性要求。本发明的通讯数据速率高，需要实时传输，最好采用光纤传输，提高系统的稳定性。
如图3所示，本发明还可以包括校正系统，校正系统利用校正网络将120路波形输出按顺序分别连接至校正插件，通过校正插件采集120路输出波形，然后对比每一路输出波形的瞬时相位差，从而得出校正参数，将该参数传输至波控服务器，波控服务器根据该参数生成多通道同步参数，从而实现雷达120路波形产生器的同步功能。这样使本发明的装置及方法可直接应用阵列雷达中。
本发明的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法包含以下步骤：
步骤1：波控服务器根据雷达当前任务需求及环境，实时生成期望的工作波形，计算得出该波形对应的波形调制数据，之后将该数据通过光纤链路输出至光分路器。
步骤11：雷达波控服务器判断当前任务需求及环境，确定当前状态期望的波形中心频率、带宽及频率调制方式，得出输出波形形式。当前状态期望的波形一般根据前期积累的经验数据而确定。
步骤12：雷达波控服务器以频率控制字的形式实时生成步骤11中所述的输出波形调制数据，波形调制数据包含头文件(头文件即为帧头)及调制数据两部分，头文件中包含120路波形产生的移相码及多通道同步参数，多通道同步参数用于提供雷达通过校正系统实现波形产生器的波形输出保持同步，头文件之后为调制数据流，调制数据流即为频率随时间的变化函数。
步骤2：光分路器组收到自波控服务器的波形调制数据后将该数据分为120路相同的波形调制数据，之后将之通过光纤链路分别传输至雷达的120路波形产生器。
步骤3：各波形产生器收到波形调制数据后结合波控信号实时运算得出需要输出的波形数据流并将之发送至高速DAC进行数/模转换，形成该通道所对应的波形输出。
步骤31：波形产生器收到波形调制数据光信号后首先将之利用光模块进行光/电转化，将转换后的波形调制数据输入FPGA。
步骤32：FPGA将收到的波形调制数据存贮在DDR3中以便FPGA中低速率系统调用，从而确保DDR3中的波形数据可以实时更新。
步骤33：FPGA中相关算法逻辑部分读取从DDR3中读取波形调制数据，判断其中的头文件，得出该波形产生器对应的移相码及多通道同步参数。
步骤34：FPGA中相关算法逻辑部分结合步骤33中得出的移相码及多通道同步参数结合调制数据按时间顺序实时计算所需输出波形的瞬时相位，然后利用查表法计算该瞬时相位对应的正弦值，得出波形数据流并将之送至波形产生器中的D/A转换器。
步骤35：波形产生器中的D/A转换器收到波形数据流后将之进行数/模转换，从而产生模拟的频率调制波形，即该路波形产生器的波形输出。
本发明的可以根据需要设计其他数量的波形产生器通道数，如250路、100路等。

Claims (6)

1.一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤1：波控服务器根据雷达当前任务需求及环境，实时生成期望的工作波形，计算得出该波形对应的波形调制数据，之后将该数据通过光纤链路输出至光分路器，
步骤2：光分路器组收到自波控服务器的波形调制数据后将该数据分为多路相同的波形调制数据，之后将之通过光纤链路分别传输至雷达的多路波形产生器；
步骤3：各波形产生器收到波形调制数据后结合波控信号实时运算得出需要输出的波形数据流并将之发送至DAC进行数/模转换，形成该通道所对应的波形输出；
步骤31：波形产生器收到波形调制数据光信号后首先将之利用光模块进行光/电转化，将转换后的波形调制数据输入FPGA；
步骤32：FPGA将收到的波形调制数据存贮在DDR3中；
步骤33：FPGA中相关算法逻辑部分读取从DDR3中读取波形调制数据，判断其中的头文件，得出该波形产生器对应的移相码及多通道同步参数；
步骤34：FPGA结合步骤33中得出的移相码及多通道同步参数结合调制数据按时间顺序实时计算所需输出波形的瞬时相位，利用查表法计算该瞬时相位对应的正弦值，得出波形数据流并将之送至波形产生器中的D/A转换器；
步骤35：波形产生器中的D/A转换器收到波形数据流后将之进行数/模转换，产生模拟的频率调制波形。
2.根据权利要求1所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：步骤1包括以下步骤，步骤11：雷达波控服务器判断当前任务需求及环境，确定当前状态期望的波形中心频率、带宽及频率调制方式，得出输出波形形式；当前状态期望的波形根据前期积累的经验数据而确定；步骤12：雷达波控服务器以频率控制字的形式实时生成步骤11中所述的输出波形调制数据，波形调制数据包含头文件及调制数据两部分，头文件中包含多路波形产生的移相码及多通道同步参数，多通道同步参数用于提供雷达通过校正系统实现波形产生器的波形输出保持同步，头文件之后为调制数据流，调制数据流即为频率随时间的变化函数。
3.根据权利要求1所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：波形产生器通道数为120路。
4.根据权利要求1所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：硬件包括波控服务器、光分路器组及多路波形产生器，其中波形产生器包括光电转换、FPGA、DDR3、D/A转换，光分路器组由多个通道数不同的光分路器级联组成。
5.根据权利要求4所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：硬件还包括校正系统，校正系统利用校正网络将多路波形输出按顺序分别连接至校正插件，通过校正插件采集多路输出波形，然后对比每一路输出波形的瞬时相位差，从而得出校正参数，将该参数传输至波控服务器，波控服务器根据该参数生成多通道同步参数。
6.根据权利要求4所述的一种阵列雷达多通道波形产生实时在线重构波形的方法，其特征在于：D/A转换采样率大于等于4GSPS。
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